基于GIS的凯里市鱼洞河流域地质灾害易发性评价

杨政杰 YANG Zheng-jie

（黔东南州地质灾害防治技术服务中心，凯里556000）

0 引言

当前，地质灾害防治工作思路已由从前的减少灾害损失向减轻灾害风险转变，这对地质灾害风险调查评价和统筹规划能力有了更高的要求，而合理科学的地质灾害风险区划起到了重要的基础作用。因此，本文基于鱼洞河流域主要地质灾害致灾因子，运用GIS强大的空间分析能力，建立各致灾因子易发性空间数据，通过加权叠加分析，对鱼洞河流域地质灾害易发性进行分区，为鱼洞河流域开发建设、防灾减灾和环境治理决策提供一定技术参考。

1 研究区概况

研究区属杨子地层区，岩性主要为浅海相碳酸盐岩及碎屑岩。出露地层有下古生界的寒武系、奥陶系及志留系，下古生界的泥盆系、二迭系，新生界的第四系。岩石地层组由新至老有：第四系（Q）；二叠系上统吴家坪组（P3w）、中统茅口组（P2m），栖霞组（P2q）、梁山组（P2l）；泥盆系上统尧梭组（D3y）、望城坡组（D3w），中统独山组（D2d），中下统蟒山组(D1-2m)；志留系中统的翁项组（S2w）；奥陶系下统大湾组（O1d）、红花园组（O1h）、桐梓组（O1t）；寒武系上统娄山关组（Э3l）。

地势南西高北东低，山高谷深，切割强烈，沟谷地貌发育，岩“上硬下软”的软基座型陡斜坡发育，溶发育较为强烈。加之人类采矿活动历史长，区内地质灾害的可能性、危险性较高。经现场详细调查，区内目前发生（发现）地质灾害33处，滑坡10处，崩塌15处，地面塌陷8处，5个乡镇均有涉及，其中龙场镇19处、炉山镇9处、万潮镇2处，大风洞乡2处、湾水镇1处，主要分布于区内北东部和中部地区，其余地区分布较少。

2 评价方法及致灾因子选取

2.1 评价方法

地质灾害易发性分区的方法有很多，总体上可分为定性分析和定量评价两种，本次研究采用在定性分析研究区内地质灾害发育特点的基础上，利用GIS技术定量进行易发区划分。具体方法步骤如下：

①根据鱼洞河流域地质灾害发育特点，选定致灾因子，并利用GIS对单致灾因子进行评价分区，划分为4个等级，指定各致灾因子等级应的强度指数（Xi）。

②采用专家打分法确定各致灾因子之间重要程度，再利用层次分析法（AHP）确定各致灾因子权重值（Wi）。

③依据各分区致灾因子打分值及各因子的权重值，利用GIS加权叠加分析方法计算各分区地质灾害易发性综合评价值（F）。

④利用GIS空间分析功能，将叠加后得到的易发性综合评价值（F）合理分为3段，利用属性赋参数，将3段值分别赋予不同颜色，实现可视化，得到易发分区图。

2.2 致灾因子选取

2.2.1 坡度

根据研究区地质灾害发育与坡度的调查分析，将坡度大于45°的区域赋予危险等级为4，极高危险区；25°-45°之间的区域赋予危险等级为3，高危险区；10°-25°之间的区域赋予危险等级为2，中危险区；小于10°的区域赋予危险等级为1，低危险区。

2.2.2 河谷水文

根据对研究区地质灾害发育与河谷位置关系的调查分析，将研究区河谷两侧距河谷小于200m的区域赋予危险等级为4，极高危险区；河谷两侧距河谷200-500m的区域赋予危险等级为3，高危险区；河谷两侧距河谷500-1000m的区域赋予危险等级为2，中危险区；河谷两侧距河谷大于1000m的区域赋予危险等级为1，低危险区。

2.2.3 地质构造

研究区内地质构造较为发育，根据对研究区地质灾害发育与地质构造关系的统计分析，将研究区地质构造两侧距构造小于200m的区域赋予危险等级为4，极高危险区；构造两侧距构造200-500m的区域赋予危险等级为3，高危险区；构造两侧距构造500-1000m的区域赋予危险等级为2，中危险区；构造两侧距构造大于1000m的区域赋予危险等级为1，低危险区。

2.2.4 坡向

坡向的差异会引起坡体接受光热、降雨等的不同，从而造成风化程度的不同，并进一步影响地质灾害的发育程度。此外，研究区受构造应力的影响，区内北西向节理裂隙较为发育，平行于该节理裂隙走向或者与该优势走向小角度相交的斜坡地带地质灾害较为发育。因此，将研究区坡向为240°-270°与60°-90°的区域赋予危险等级为4，极高危险区；190°-240°与10°-60°之间的区域赋予危险等级为3，高危险区；地形坡向在330°-10°与150°-190°之间的区域赋予危险等级为2，中危险区；地形坡向为90°-150°与270°-330°之间的区域赋予危险等级为1，低危险区。

2.2.5 地质岩组

地层岩性及其组合也是地质灾害发生的一个项重要因素，不同的岩性决定着地质灾害发生的种类，不同的岩性组合也控制着地质灾害的发育程度。根据对研究区地质灾害与地层岩组的统计关系，研究区内二叠系中统栖霞茅口组灰岩易形成高陡斜坡，因此是崩塌、地面塌陷地质灾害多发岩组；二叠系中统梁山组地层，该岩组以泥岩、砂岩为主，地形地貌相对平缓，但由于泥岩强度较弱，且为煤矿开采堆渣、堆煤的场所，易于发生滑坡、泥石流等地质灾害；再次为泥盆系上统尧梭组地层，该层为煤层的底板，受采矿的扰动影响，岩体力学强度减弱，且出露的区域多形成采石场，具有诱发地质灾害的可能。区内其他地层受扰动、破坏的较小，发育地质灾害的可能性较小。根据以上分析，将研究区二叠系中统栖霞茅口组灰岩的区域赋予危险等级为4，极高危险区；二叠系中统梁山组泥岩、砂岩的区域赋予危险等级为3，高危险区；泥盆系上统尧梭组白云岩的区域赋予危险等级为2，中危险区；其他岩组的区域赋予危险等级为1，低危险区。

2.2.6 高程

研究区总体为低中山、低山地貌，属中等切割区，地质灾害发育与高程有一定关系。根据对研究区地质灾害发育与高程的调查分析，将高程为800-1000m的区域赋予危险等级为4，极高危险区；高程为600-800m的区域赋予危险等级为3，高危险区；高程大于1000m的区域赋予危险等级为2，中危险区；高程小于600m的区域赋予危险等级为1，低危险区。

2.2.7 降雨

降雨是诱发地质灾害的因素之一，研究区岩体内溶蚀裂隙发育，雨水易通过风化裂隙渗入地下，使下伏软弱层抗剪强度降低，从而促使潜在结构面贯通，诱发滑坡、崩塌等地质灾害。根据研究区降雨的分布特点，将年平均降雨量超过1100mm的区域赋予危险等级为4，极高危险区900-1100mm的区域赋予危险等级为3，高危险区；700-900mm的区域赋予危险等级为2，中危险区；小于700mm的区域赋予危险等级为1，低危险区。根据收集的气象资料，研究区年平均降雨量均超过了1100mm，所以均划分为降雨影响极高风险区。

2.2.8 矿山采空区

采空区造成上部岩体失去支撑，应力不断调整并逐渐变形破坏，最终引发地质灾害的发生，是该区域地质灾害频发的一个极为重要的因素。根据对研究区地质灾害发育与采空区关系的统计分析，将研究区采空区及外扩小于200m的区域赋予危险等级为4，极高危险区；采空区外扩200m-500m的区域赋予危险等级为3，高危险区；采空区外扩500m-1000m的区域赋予危险等级为2，中危险区；采空区外扩大于1000m的区域赋予危险等级为1，低危险区。

2.3 评价因子权重计算和分级赋值

按照高程、降雨、地质岩组、坡向、地质构造、矿山采空区、河谷水文、坡度的顺序，依据1-9标度方法（表1）经专家确定各致灾因子之间重要程度，构建研究区判别矩阵进行计算（表2），利用层次分析法（AHP）确定各个致灾因子占权重赋值（表3）。

表1 判断矩阵标度

表2 致灾因子判断矩阵

表3 地质灾害各致灾因子权重划分

3 地质灾害易发区划结果分析

利用GIS系统的空间分析功能对上述8个致灾因子的进行叠加分析，按地质灾害易发性综合评价值高低，划分为高易发区、中易发区、低易发区3个不同等级的区域，具体分区见图1。

图1 鱼洞河流域地质灾害易发性分区

3.1 地质灾害高易发区

主要位于研究区东北部小江口、鱼洞水泥厂、鱼洞煤矿一带，地处鱼洞河、平路河地区，面积38.67km2，占工作区总面积的16.12%，区内发生（发现）地质灾害17处，占总数51.5%。

本区地质构造属鱼洞向斜南东翼，岩层总体呈单斜构造，蚀地貌为主，海拔高程700-1000m，相对高差100-300m，地形切割深度大，地层岩性以二叠系中统茅口组、栖霞组（P2q+m）厚层至块状石灰岩为主，岩溶特别发育，且区内矿山密集，开采历史悠久，开采强度大。

3.2 地质灾害中易发区

主要位于研究区南部消水洞至月亮坡至万潮一带，面积124.77km2，占工作区总面积的52.01%，区内发生（发现）地质灾害13处，占总数39.4%。

本区地质构造属鱼洞向斜南西翘起端，岩层总体也呈单斜构造。二叠系、泥盆系上统碳酸盐岩分布区为溶蚀侵蚀峰丛沟谷地貌，泥盆系中下统碎屑岩分布区则为侵蚀构造中山地貌，海拔高程在800m以上，分布有老鸹山断层、大坝断层等地质构造。区内矿山也十分密集，开采历史也比较悠久，开采强度较大。

3.3 地质灾害低易发区

主要位于研究区北西部与西部黄猫寨、青杠林、炉山镇、叫场坝等地区，面积76.46km2，占工作区总面积的31.87%，区内发生（发现）地质灾害3处，占总数9.1%。

分区地质构造属大风洞向斜北西翼倾向南东，碳酸盐类岩石广布，故地貌类型为溶蚀峰林洼地、峰丛洼地、峰丛谷地，地势相对平缓，海拔高程800-1200m，主要有响水断层等。

4 结论

①通过野外调查研究区地质环境条件，选定了高程、降雨、地质岩组、坡向、地质构造、矿山采空区、河谷水文、坡度8个致灾因子为评价指标，以地质灾害易发性为评价目标，建立了鱼洞河流域地质灾害易发性分析评价模型。

②通过专家打分法确定各致灾因子之间重要程度，并利用1-9标度方法和层次分析法（AHP）计算得到各因子的权重，最后采用GIS的空间分析功能进行叠加分析，得到地质灾害易发性分区结果，高易发区面积38.67km2，占研究区总面积的16.12%；中易发区面积124.77km2，占研究区总面积的52.01%；低易发区面积76.46km2，占研究区总面积的31.87%。

③研究区目前发生（发现）地质灾害绝大多数位于高、中易发区内，分区结果符合实际，相对科学、准确，能够为鱼洞河流域开发建设、防灾减灾和环境治理决策提供科学依据。